I. Outils à main
Les fibres préimprégnées et sèches peuvent être coupées avec des outils manuels tels que des ciseaux, des coupe-pizza et des couteaux. Les matériaux en Kevlar sont plus difficiles à couper que les fibres de verre ou de carbone et les outils s'usent plus rapidement. Un grattoir en caoutchouc et une brosse sont utilisés pour imprégner la fibre sèche avec la couche humide de résine. Des marqueurs, des règles et un gabarit circulaire ont été utilisés pour créer le plan de restauration. Ceci est illustré à la figure 31.
Figure 31 : Outils de plastification manuels pour les lay-ups-
II. Outils pneumatiques-
Les outils électriques pneumatiques-tels que les moteurs de forage, les défonceuses et les meuleuses sont utilisés pour les composites. Les moteurs électriques sont déconseillés car la fibre de carbone est un matériau conducteur et peut provoquer des courts-circuits. Si des outils électriques sont utilisés, ils doivent être du type entièrement fermé. Comme le montre la figure 32.
Figure 32 : Outils pneumatiques pour réparations composites
III. Plaque de film pour pneus
Une plaque de revêtement en aluminium est généralement utilisée pour soutenir la pièce pendant le processus de durcissement. Un agent de démoulage, ou film de séparation, est appliqué sur le coffrage afin que la pièce n'adhère pas au coffrage. Des panneaux enduits minces sont également utilisés en haut de la réparation lorsqu'un liant thermique est utilisé. La feuille enduite offre une zone chauffée plus uniformément, qui se termine par un stratifié composite plus lisse.
IV. Outils et moules de support
Certaines réparations nécessitent des outils pour soutenir la pièce/ou pour maintenir le profil de la surface pendant le durcissement. Divers matériaux peuvent être utilisés pour fabriquer ces outils. Le type de matériau dépend du type de réparation, de la température de durcissement et s'il s'agit d'un outil temporaire ou permanent. Le durcissement au four et en cuve de presse chaude nécessite des outils de support en raison des températures de durcissement élevées. Si les outils de support ne sont pas utilisés, la pièce se déformera. Il existe de nombreux types de matériaux d'outillage disponibles. Certains sont moulés sur un profil de pièce spécifique et d'autres sont utilisés comme supports rigides pour maintenir le profil pendant le durcissement. Le plâtre est un matériau peu coûteux et pratique pour le contourage. Il peut être rempli de fibre de verre, de chanvre ou d'autres matériaux. Le plâtre n’est pas très durable, mais peut être utilisé comme outil temporaire. Une couche de résine époxy renforcée de fibres de verre est généralement appliquée sur la surface latérale de l'outil pour améliorer la qualité de la finition.
Les résines de moulage sont utilisées pour imprégner la fibre de verre, la fibre de carbone ou d'autres matériaux de renforcement afin de fabriquer des outils permanents. Les pièces complexes sont fabriquées à partir de plaques de moulage en métal ou à haute température-et usinées sur un équipement CNC à 5 axes pour créer des outils de base pouvant être utilisés pour fabriquer des pièces d'avion. Ceci est illustré sur la figure 33/34.
Figure 33 : Équipement de fabrication d'outils et de moules CNC à 5 axes
Figure 34 : Moule du bloc d'admission d'air
V. Matériaux d'ensachage sous vide
La réparation des composants composites d’un avion est généralement réalisée à l’aide de la technique de pressurisation sous vide. Un sac en plastique est scellé autour de la zone de réparation. L'air est ensuite pompé hors du sac afin que les couches de réparation soient rapprochées et qu'il ne reste aucun air entre les deux. La pression atmosphérique crée un lien solide et sécurisé pendant le processus de réparation.
Plusieurs matériaux de traitement sont disponibles pour l'utilisation de pièces d'ensachage sous vide. Ces matériaux ne font pas partie de la réparation et sont jetés à la fin du processus de réparation.
VI. Agents de démoulage
Un agent de démoulage, également connu sous le nom d'agent de démoulage d'outil de film, permet à la pièce durcie d'être facilement retirée du moule ou de la plaque du pneu.
VII. Plaque de séparation
La couche séparatrice crée un chemin permettant à l’air et aux substances volatiles de s’échapper de la réparation. L'excès de résine est récupéré dans un séparateur. Le matériau séparateur peut être constitué d'une couche de fibre de verre, de polyester non tissé -, ou peut également être un matériau perforé recouvert de Téflon (Teflon)®. Le manuel de réparation structurelle (SRM) décrit le type et le nombre de couches de séparation requises. Généralement, plus le stratifié est épais, plus il faut de couches.
VIII. Stratifiés de surface
Les stratifiés de surface sont généralement utilisés pour créer une surface propre à des fins de collage. Une fine couche de fibre de verre est durcie avec la pièce réparée. Juste avant que la pièce ne soit fixée sur une autre structure, la couche cutanée est retirée. La couche cutanée s’enlève facilement et laisse une surface propre pour le collage. Les couches cutanées sont fabriquées à partir de polyester, de nylon, d'éthylène-propylène fluoré (FEP) ou de fibre de verre enduite. S’ils surchauffent, ils peuvent être difficiles à retirer. Certaines peaux enduites peuvent laisser une contamination indésirable en surface. Le matériau de décapage préféré est le polyester, qui peut être durci thermiquement pour éliminer le retrait.
IX. Ruban Adhésif
Le ruban d'étanchéité pour sacs sous vide, également connu sous le nom de ruban adhésif, est utilisé pour sceller les sacs sous vide sur des pièces ou des outils. Vérifiez toujours la température nominale du ruban adhésif avant de l'appliquer pour vous assurer que vous utilisez le ruban adhésif approprié.
X. Film de libération poreux
Un film antiadhésif poreux est utilisé pour laisser passer l'air et la volatilité lors de la réparation, ce qui empêche la couche antiadhésive de coller à la pièce ou à la réparation. Différentes tailles de trous et espacement des trous sont disponibles en fonction du volume de décharge requis.
XI. Membrane de séparation solide
L'utilisation d'un film séparateur solide évite que le préimprégné ou la couche humide n'adhère au plan de travail ou à la plaque de bardage. Si un film de séparation solide est utilisé, il empêche également la résine de couler et d'endommager la couverture chauffante ou la plaque de revêtement.
XII. Matériaux perméables à l'air-
Le matériau respirant décrit est utilisé pour permettre à l'air de sortir du sac sous vide. Le matériau respirant doit être en contact avec le séparateur. Généralement, la fibre de polyester est utilisée en poids de 4 oz. ou 10 onces. 4 onces. est utilisé pour les applications inférieures à 50 livres par pouce carré (psi) et 10 oz. est utilisé pour 50 - 100 psi.
XIII. Sacs sous vide
Les matériaux des sacs sous vide fournissent une couche résistante entre la réparation et l'air.
Les matériaux des sacs sous vide sont disponibles dans une variété de températures nominales, alors assurez-vous que le matériau utilisé pour la réparation peut supporter les températures de durcissement. La plupart des matériaux des sacs sous vide sont à usage unique-, mais ceux en caoutchouc de silicone flexible sont réutilisables. Deux petites coupes sont pratiquées dans le matériau d'ensachage pour permettre l'installation de la valve de la sonde à vide. Les sacs sous vide ne sont pas très flexibles et si vous souhaitez épouser des formes complexes, vous devez faire des couches dans le sac. Parfois, des sacs de type enveloppe sont utilisés, mais l'inconvénient de cette méthode est que la pression du vide peut écraser les pièces. Les sacs réutilisables en caoutchouc de silicone sont plus flexibles. Certains ont des couvertures chauffantes intégrées-qui simplifient la tâche d'ensachage. Ceci est illustré dans les figures 35/36/37.
Figure 35 : Matériaux d'emballage
Figure 36 : Sacs pour pièces complexes
Figure 37 : Sacs sous vide auto-scellants-pour éléments chauffants
XIV. Équipement sous vide
Les pompes à vide sont utilisées pour aspirer l'air et les substances volatiles du sac sous vide afin de fabriquer des stratifiés fixes à pression atmosphérique. Des pompes à vide spécialisées sont utilisées dans les ateliers de réparation. Pour les réparations d'avions, des pompes à vide mobiles peuvent être utilisées. La plupart des adhésifs de collage à chaud sont dotés d'une pompe à vide intégrée. Des tuyaux d'air spéciaux sont utilisés comme conduites de vide, car les tuyaux d'air ordinaires peuvent être aplatis pendant le vide. Les conduites de vide utilisées dans les fours ou les autoclaves doivent pouvoir résister aux températures élevées de l'unité de chauffage. Les régulateurs de pression sous vide sont parfois utilisés pour réduire la pression sous vide pendant l'ensachage.
XV. Table de compactage sous vide
Une table de compactage sous vide est un outil pratique pour décomposer les stratifiés composites multi-couches. La table de compactage est essentiellement un sac sous vide réutilisable composé d'un plateau en métal avec un couvercle à charnière. Le couvercle comprend un cadre robuste, une membrane flexible et un joint sous vide. La couche de réparation est placée sur la surface de la table et scellée sous le couvercle avec un vide pour éliminer l'air emprisonné. Certaines des tables compactées ont été soumises à la chaleur, mais la plupart ne l'ont pas été.
XVI. Four
Les composites peuvent être durcis dans un four en utilisant diverses méthodes d'application de pression. En règle générale, une enveloppe sous vide est utilisée pour éliminer les substances volatiles et l'air emprisonné et durcie à la pression atmosphérique, comme le montre la figure 38. Une autre méthode d'application de pression pour le durcissement au four consiste à utiliser un film rétractable ou un ruban rétractable. Le four durcit le système de matériaux en utilisant de l'air chaud circulant à grande vitesse. Les températures typiques de durcissement au four sont de 250 degrés F (121 degrés) et 350 degrés F (176,67 degrés). Le four est équipé d'un capteur de température qui renvoie les données de température au contrôleur du four. La température du four peut différer de la température réelle de la pièce en fonction de l'emplacement du capteur du four et de la position de la pièce dans le four.
Figure 37 : Four de polymérisation à double-porte
La masse thermique de la pièce à l'intérieur du four est généralement supérieure à la masse thermique du four environnant, et la température de la pièce sera considérablement en retard par rapport à la température du four pendant le processus de réchauffement. Pour gérer ces différences, au moins deux thermocouples (chimie) doivent être placés sur la pièce et connectés à un dispositif de détection de température (enregistreur graphique séparé, liant thermique, etc.) situé à l'extérieur du four. Certains contrôleurs de four peuvent être contrôlés par un thermocouple (chimie) placé sur la pièce de réparation.
XVII. Réservoirs de presse à chaud
Les systèmes de réservoirs de presse à chaud permettent à des réactions chimiques complexes de se produire dans un récipient sous pression pour traiter une grande variété de matériaux en fonction de distributions de temps, de température et de pression spécifiées. Comme le montre la figure 39, les variations des matériaux et des processus augmentent les conditions de fonctionnement des réservoirs de presse à chaud à haute température de 120 degrés (250 degrés F) et 275 kPa (40 psi) à plus de 760 degrés (1 400 degrés F) et 69 000 kPa (10 000 psi). Les réservoirs de presse à chaud à haute température fonctionnant à des températures et des pressions plus basses peuvent être pressurisés avec de l'air, mais si des températures et des pressions plus élevées sont nécessaires pour le cycle de durcissement, un mélange d'air et d'azote dans un rapport de 50/50 ou 100 % d'azote doit être utilisé pour réduire l'incidence des incendies de réservoirs de presse à chaud à haute température.
Figure 39 : Réservoir de presse à chaud haute température
Les principaux composants d'un système d'autoclave sont : un récipient pour maintenir la pression, une source pour chauffer le flux de gaz et le faire circuler uniformément dans le récipient, un sous-système pour appliquer un vide aux pièces recouvertes par le sac sous vide, un sous-système pour contrôler les paramètres de fonctionnement et un sous-système pour charger les moules dans l'autoclave. Les autoclaves modernes sont contrôlés par des ordinateurs qui permettent à l'opérateur de programmer et de surveiller tous les types de cycles de durcissement. Le moyen le plus précis de contrôler le cycle de durcissement consiste à contrôler le contrôleur du réservoir de presse à chaud avec des thermocouples placés sur la pièce réelle.
La plupart des pièces traitées dans le réservoir de la presse à chaud sont recouvertes d'un sac sous vide qui est principalement utilisé pour compacter le stratifié et fournir un chemin pour l'élimination des substances volatiles. Le sac sous vide permet à la pièce d'exister avec une pression différentielle en dehors de la presse chaude sans exposition directe à l'environnement chaud de la presse. Les sacs sous vide sont également utilisés pour appliquer différents degrés de vide aux pièces.
XVIII. Liants thermiques et lampes chauffantes
Les méthodes de chauffage-typiques à bord incluent les couvertures chauffantes à résistance, les lampes chauffantes infrarouges et les appareils à air chaud. Tous les appareils de chauffage doivent être contrôlés d’une manière ou d’une autre afin que la quantité correcte de chaleur puisse être appliquée. Ceci est particulièrement important pour les réparations utilisant des préimprégnés et des adhésifs, pour lesquelles des vitesses de chauffage et de refroidissement contrôlées sont souvent spécifiées.
XIX. Connecteurs thermiques
Un connecteur thermique est un appareil portable qui contrôle automatiquement le chauffage en fonction du retour de température de la zone de réparation. Le liant thermique dispose également d'une pompe à vide pour alimenter et surveiller l'équipement sous vide dans le sac sous vide. Le liant thermique contrôle le cycle de durcissement grâce à des thermocouples placés à proximité de la réparation. Certaines réparations nécessitent jusqu'à 10 thermocouples. Les thermocolleurs modernes peuvent exécuter de nombreux types différents de programmes de durcissement et les données du cycle de durcissement peuvent être imprimées ou téléchargées sur un ordinateur. Ceci est illustré à la figure 40.
Figure 40 : Équipement de liaison à chaud-
XX. Couvertures chauffantes
Une couverture chauffante est un chauffage flexible. Il est composé de deux couches de caoutchouc de silicone avec une résistance métallique chauffante entre les deux couches. Les couvertures chauffantes sont une méthode courante pour fournir de la chaleur pour la maintenance des avions. Les couvertures chauffantes peuvent être contrôlées manuellement ; cependant, ils sont généralement utilisés avec un liant thermique. La chaleur est transférée de la couverture par conduction. Par conséquent, la couverture chauffante doit être conforme et être en contact à 100 % avec la pièce, ce qui est généralement réalisé par la pression d'un sac sous vide. Comme le montre la figure 41.
Figure 41 : Couverture chaude
XXI. Lampes chauffantes
Les lampes chauffantes infrarouges peuvent être utilisées pour durcir les composites à haute température si des sacs sous vide ne sont pas utilisés. Cependant, ils sont généralement inefficaces lorsque les températures de durcissement dépassent 150 degrés Fahrenheit ou lorsque la superficie dépasse 2 pieds carrés. Il est également difficile de contrôler la chaleur avec une lampe, et les lampes ont tendance à produire très rapidement des températures de surface élevées. Les lampes chauffantes peuvent être utilisées pour appliquer de la chaleur de durcissement sur des surfaces grandes ou irrégulières si elles sont contrôlées par un thermostat. Des liants thermiques peuvent être utilisés pour contrôler la lampe chauffante.
XII. Systèmes à air chaud
Les systèmes à air chaud peuvent être utilisés pour durcir les réparations composites et sont principalement limités aux petites réparations et aux zones de réparation sèches. Une fois l’ensachage sous vide terminé, un générateur de chaleur fournit de l’air chaud directement dans une enceinte isolée située autour de la zone de réparation. L'air chaud entoure la réparation avec une élévation de température uniforme.
À suivre
Source Site Web public « Composites Frontier »